Способ контактно-реактивной пайки Советский патент 1986 года по МПК B23K1/20 

Изобретение относится к пайке, в частности к способу контактно-реактивной пайки твердосплавного и быстрорежущего инструмента, и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении биметаллического инструмента.

Целью изобретения является повьппе ние качества паяного соединения.

Способ осуществляют следукщим об- разом.

Производят борирование стальной промежуточной прокладки и наносят на боридный слой покрытие из меди, на медное покрытие наносят допол- нительное покрытие из цинка и детали с покрытиями подвергают диффузионному гомогенизирующему отжигу при 360- в течение 3-4 ч.

Кроме того, с целью снижения тру- доемкости изготовления припоя на 66- рированный слой сначала наносят покрытие из цинка, а затем меди.

В качестве материала для прокладки используют фольгу толщиной 0,3 мм из стали 12Х18Н10Т, которую подвергают борированию, злектролитическому меднению, цинкованию и диффузионному отжигу при 360-380 С в течение -3-4 ч, или на борированный слой нано сят покрытие из цинка, а на него - из меди (без дальнейшего отжига).

Толщина боридного слоя 0,03-0,04 мм цинкового 0,02 мм, медного 0,03 мм. Температура пайки lOZO-IOAO C.

При расположении на боридном слое слоя цинка под слоем меди скорость испарения цинка замедняется и при быстром нагреве (свыше ЗО С/c), например твердого сплава на установках ТВЧ, диффу:зионный отжиг не производится.

В процессе нагрева под пайку расплав цинка обогащается медью из твердой фазы, что повышает температу- ру плавления, системы цинк-медь и при достижении в жидкой фазе температуры 1020 -2040°С она легируется бо- .Ридами, в основном, никеля и происходит пайка.

При нанесении на боридный слой сначала меди, а затем дополнительного покрытия из цинка для предотвращения его испарения (температура кипения цинка 907 С) и гомогенизации медного и цинкового слоя по химсоставу и структуре перед пайкой выполняют диффуэионньй отжиг при ЗбО-ЗВО С

в течение 3-4 ч в безокислительной атмосфере.

В результате указанной обработки на поверхности пластины образуется сплав меди с цинком (переменного состава). Структура сплава характеризуется наличием значительных участков с упорядоченным строением, аналогичным твердому раствору бета- штрих (атомы меди размещены в вершинах кубической кристаллической решетки, а атомы цинка в центре ее). Структура паяного шва (с наличием упомянутых участков) характеризуется повышенной пластичностью и высокой прочностью, а именно: 60- 80 кгс/мм (что на 20-40 и на 30- 60 кгс/мм Bbmie прочности соответственно аналогичных латуней и чистой (промышленной) меди). Повьлиенная прочность обусловлена также тем, что сплав меди с цинком образуется в твердом состоянии, минуя жидкую фазу.Это определяет его чрезвычайно высокую дисперсность.

Кроме того, при пайке по данному способу проникакяцая диффузия бора (в сторону твердого сплава и быстрорежущей стали) и кобальта твердого сплава в латуни резко понижается, что обеспечивает высокие прочностные и пластические характеристики паяного ,шва и основного металла в результате чего улучшается стойкость инструмента и повышается срок.его службы.

Пример. Промежуточную прокладку из стали 12Х18НЮТ толщиной 0,3 мМ подвергали борированию в смеси карбида бора (82 мае.%), буры (16%) и фтористого аммония (2%) в контейнере с песочным затвором.

Режим борирования: температура 950°С, время вьщержки 6 ч. Глубина боридного слоя 0,03-0,04 мм.

Затем на боридный слой гальваническим методом наносили слой цинка толщиной 0,02 мм и на него слой меди толщиной 0,03 мм или (в другом варианте) сначала на боридньй слой наносили слой меди толщиной 0,03 мм и на пего слой цинка толщиной 0,02 мм. В последнем случае медный и цинковый слой подвергали диффузионному отжигу при 360-380 С в течение 3-4 ч в безокислительной атмосфере (в контейнере с отработанным древесно-уголь- ным карбюризатором), получая на по- верхности латунь состава: медь 30- 40 мас.%, цинк 70-60%.

При нанесении цинка на боридный слой (без отжига) из-за низкой адгезии покрытия при нарезке ножницами узких полосок припоя шириной до 5 мм наблюдались случаи отслаивания покры- 5 тия цинк - медь от боридного слоя.

Пайка твердосплавных пластин ТЗОК4 к державкам резцов производилась на установке ТВЧ при 1020-1040°С, в качестве флюса использовалась бура.fО

Толщина пластинки ТЗОКА-1,5 мм,, ширина 3 мм, длина 22 мм. Резцы специальные резьбовые сечением 5x16 мм.

Твердость обрабатываемого материала HRC 52-54, нарезаемая резьба - упорная 70x1,5 мм, скорость резания 27,7 м/мии, глубина 0,07 мм, подача 1,5 мм/об.

Редактор М. Бандура

Составитель F. Теслин Техред О.Сопко

Заказ 2934/14Тираж 1001Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5

О

5

Число напаяных и испытанных резцов 25 шт.

Лучшее качество паяного соединения твердый сплав ТЗОК4 - сталь 45 получено при пайке деталей с покрытием, подвергнутым диффузионному отжигу.

Способ контактно-реактивной пайки может найти применение на любом заводе, изготавливающем быстрорежущий и твердосплавньй инструмент.

Способ контактно-реактивной пайки обеспечивает при пайке пластинок из ТЗОК4 толщиной до 3 мм более качественное паяное соединение за счет торможения растворимости кобальта в меди в присутствии цинка и более низкой температуры (1020-1040 С) пайки.

Дорректор А. Ференц